Устройство для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов

Союз Советских Социалистических РеспубликГосударственный комитет СССР по делам изобретений н открытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ ПУЛЬСАЦИЙ СОСУДОВ Изобретение относится к ультразвуковой медицинской технике, предназначенной для черезкожного контролясостояния сосудов,5По основному авт.св, У 234608известно устройство для наблюденияи регистрации пульсаций сосудов, содержашее последовательно соединенныезадаюший генератор, выход которогоподключен ко входам гетеродина, индикатора эхограмм и генератора стробимпульсов, передатчик, блок сканирования, соединенный с многоэлементнымпьезопреобразователем, приемник, детектор, другой вход которого подключен к выходу гетеродина, селектор,первый вход которого подключен к индикатору эхограмм, а второй - соединенс выходом генератора строб-импульсов,блок регистрации пульсограмм и контрольный индикатор 11 .Однако это устройство не обеспечивает автоматизированного поиска, индикации и вычисления параметров пулЬсограмм по характерным признакам, например экстремумам, переходам черезноль и т.д а также обладает низкойпомехоустойчивостью при измерениях.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обес печения автоматизированного поиска, индикации и вычисления параметров пульсограмм по характерным признакам.Указанная цель достигается тем, что в устройство для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов дополнительно введены блок Формирования маркеров, блок цифровой обработки, блок управления и схема установки переменного шага автоматизированного поиска, характерных признаков пульсограмм, при этом два входа блока формирования маркеров подключены соответственно к выходу контрольного индикатора и через схему установки переменного шага автоматизированного поиска к выходу генератора строб-импульсов, а выход блока формирования маркеров подключен ко второму входу контрольного индикатора, вход блока цифровой обработки соединен с выходом блока регистрации пульсограмм, входы блока управления подключены соответственно к выходам, контрольного индикатора, блока формирования маркеров, блока цифровой обработки и схемы установки переменного шага автоматизированного поиска, а выходы блока управления соответственно соединены с блоками формирования марке 857849 4ров и цифровой обработки и со входом схемы установки переменного шага автоматизированного поиска.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов; на Фиг. 2 - структурная схема блока 5 9 ормирования маркеров; на фиг. 3 структурная схема блока цифровой обработки; на Фиг. 4 - временные эпюры, поясняющие работу устройства.Устройство содержит последователь 0 но соединенные задающий генератор 1, выход которого подключен ко входам гетеродина 2, индикатора 3 эхограмм и генератора 4 строб-импульсов, передатчик 5, блок 6 сканирования, соедиФ ненный двухсторонними связями с многоэлементным пьезопреобразователем 7, приемник 8, детектор 9, второй вход которого подключен к вйходу гетеро- дина 2, селектор 10, первы.1 вход ко торого подключен ко второму входу индикатора 3 эхограмм, а второй соединен с выходом генератора 4 строб- импульсов, блок 11 регистрации пульсограмм и контрольный индикатор 12, Кроме того, устройство содержит блоки 13 формирования маркеров 14 цифровой обработки и 15 управления, а также схему 16 установки переменного шага автоматизированного поиска харак-Зо терных признаков пульсограмм, причем два входа блока 13 формирования маркеров подключены через схему 16 установки переменного шага к выходу генератора 4 строб-импульсов и к выходу з контрольного индикатора 12, а выход блока 13 - ко второму входу контрольного индикатора 12, вход блока 14 цифровой обработки соединен с выходом блока 11 регистрации пульсограмм, а блок 15 управления двухсторонними ,0 связями соединен с блокам., 13 Формирования маркеров и 14 цифровой обработки и односторонними входящими связями через схему 16 установки переменного шага с выходом генератора 4 4 строб-импульсов и с выходом контроль- ного индикатора 12, а второй вход схемы 16 установки переменного шага, включенной между выходом генератора 4 строб-импульсов и запараллельными 5 р входами блоков 13 формирования маркеров и 15 управления, соединей с блоком 15 управления.Блок 15 управления содержит соединенные между собой двухсторонними связями пульт 17 управления и схему 18 генерации управляющих сигналов.Блок 13 формирования маркеров содержит мультиплексор 19, выход которого через схему 20 сравнения.соединен с пультом 17 блока 15 управления 60 и через схему 20 сравнения и формирования 21 с контрольным индикатором 12,. причем три входа мультиплексора 19 подключены соответственно через соединенные между собой регистры 65 22 и 23, регистр 23 маркера и реверсивные счетчики 24 и 25 маркеровпосредством шины Ш 1 с пультом 17блока 15 управления и тремя выходамикольцевого счетчика 26, вход которого соединен через устроитель 27 час -тоты с первым входом счетчика 28 ивыходом схемы 16 установки переменного шага, второй вход счетчика 28подключен к выходу контрольного индикатора 12, а выход - ко второму входу схемы 20 сравнения.Блок 14 цифровой обработки содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 29, входкоторого подключен к выходу блока 11регистрации пульсограмм, запараллельные регистры 30 и 31 амплитуды, вычислитель 32,запараллелельные мультиплексоры 33 и 34, вторые входы которыхподключены к выходу аналого-цифровогопреобразователя 29, и регистры 35и 36.сравнения, мультиплексор 37данных, два выхода которого подключены к схеме 38 сравнения, выход которой соединен с блоком 15 управления,регистр 39 данных, цифровой индикатор 40, причем вторые входы аналогоцифрового преобразователя 29, регистров 30 и 31 амплитуды, 35 и 36 сравнения, 39 данных и третьи входы мультиплексоров 33, 34 и 37 данных соединены посредством шины Ш 2 с пультом17 блока 15 управления,Устройство работает в двух режимах: в режиме поиска-обнаружениясосуда и наблюдения пульсограммына контрольном индикаторе и в режимеавтоматизированного поиска-индикациихарактерных признаков пульсограммыи определения численных значений еепараметров,В режиме поиска-обнаружения сосуда при помощи блока 6 сканирования кпередатчику 5 и приемнику 8 подключаются отдельные пьезоэлементы многоэлементного пьезопреобразователя 7(,манжеты). При этом пьезоэлементыизлучают в исследуемую среду ультразвуковые импульсы, которые, отразившись от стенок сосуда, принимаютсятеми же пьезоэлементами, преобразуются ими в электрические эхо-сигналыи поступают через блок 6 сканирования,приемник 8, детектор 9 на индикатор3 эхограммы. На экране индикатора 3эхограммы эхо-сигналы отображаютсяв виде вертикальных выбросов, развернутых по глубине (зхограмма типа А)Если сосуд не поражен, отраженныеот его стенок эхо-сигналы периодичес-.ки в такт сердечному циклу) пульси-.руют по амплитуде. Пульсирующие эхосигналы выделяются селектором 10 припомощи подвижного строб-импульса, вы-рабатываемого генератором 4. Положение строб-импульса на эхограмме индицируется индикатором 3, Выделенныеселектором 10 эхо-сигналы поступаютна пиковый детектор (не обозначен), установленный в блоке 11 регистрации, где детектируется во времени огибающая их амплитуды, Далее закон пульсации сосудов (пульсограмма) 41 отображается на контрольном индикаторе 12. Кроме того, в блоке 11 регистрации пульсограмма 41 может быть записана, например, на,теплочувствительную ленту.9Далее операции поиска, индикации р и вычисления параметров пульсограмм по характерным признакам осуществляются в автоматизированном режиме при помощи блоков 13 формирования маркерон, 14 цифровой обработки ч 15 управления. Для этого врач-оператор при помощи органов управления пульта 17 блока 15 обозначает подвижными маркерами 42 интересующий его интервал автоматизированного поиска на пульсограмме 41, задает шаг поиска (кван тования) и характерный признак искомого параметра. После выполнения указанных операций устройство автоматически определяет наличие искомого признака на пульсограмме, индицирует 5 его местоположение выделенным (например, мерцающим) маркером, определяет численное значение соответствующего параметра и выдает его на цифровой индикатор 40 блока 14 циф- ЗО роной обработки. При этом блок 13 формирования маркеров обеспечивает формирование сигналов подсвета, поступающих на контрольный индикатор 12 для локализации местоположения маркеров 42 на пульсограмме 41 и нырабатынает сигнал начала и конца авто-. матизированного поиска характерного признака пульсограммы. Осуществляется это следующим образом. Сигналы перемещения маркеров 42, поступающие с 40 пульта 17 блока 15 управления, через шину Ш 1 заносятся в реверсивные счетчики 24 и 25 маркеров блока 13. Импульсы 43 начала-конца развертки контрольного индикатора 12 (импульсы 45 сброса) поступают на второй вход счет чика 28 блока 13 и осуществляют его сброс, Тактирующие импульсы 44, поступающие с выхода генератора 4 строб- импульсов через схему 1 ь на первый 5 О вход счетчика 28 блока 13, в нем накапливаются, моделируя текущую временную координату (фазу) пульсограммы 41. Содержимое счетчика 28 в течение каждого такта сравнивается с 5 содержимым регистра 23 маркера и счетчиков 24 и 25, в которых хранятся коды местоположения маркеров на пульсограмме.Для этого часто-, та тактовых импульсов устраивается с помощью утроителя 27 частоты и60 подается на вход кольцевого счетчика 26, который в течение такта подключаей по очереди через мультиплексор 19 выходы регистра 23 маркера и ре- . нерсивных счетчиков 24 и 25 марке- б 5 ров ко входу схемы 2 о сравнения. В момент совпадения содержимого счетчика 28 и реверсивного счет ика 24 первого маркера на выходе блока 13 вырабатываются два сигнала; сигнал 45 индикации местопоЛожения маркера, поступающий на контрольный индикатор 12, и сигнал 4 б начала поиска, поступающий на блок 15 управления. После прохождения сигнала 45 блок 14 цифровой обработки начинает поиск заданного признака пульсограммы с заданным шагом. Во время поиска текущее значение временной координаты искомого признака записывается н регистр 22 блока 13 при помощи сигнала 47, вырабатываемого блоком 15 управления. В момент совпадения содержимого счетчика 28 регистра 23 вьщеленного (среднего) маркера на выходе блока 13 вырабатывается сигнал 45 индикации местоположения выделенного (среднего) маркера, поступающий на контрольный индикатор 12. В момент совпадения те-. кущего значения содержимого счетчика 28 и содержимого реверсивного счетчика 25 второго маркера с выхода блока 13 выдается сигнал 45 индикации местоположения второго маркера, поступающий на контрольный индикатор 12, и сигнал конца поиска на блок 15 управления, В этот же момент при помощи сигнала 47, поступающего из блока 15 управления на вход регистра 23 блока 13, значение временной координаты искомого признака из регистра 22 записывается в регистр 23 выделенного (среднего) маркера. далее импульсом 43 сброса (соответствующим концу развертки пульсограммы на контрольном индикаторе 12) блок 13 формирования маркеров приводится в исходное состояние (производится сброс счетчика 28).Блок 14 цифровой обработки работает следующим образом.На вход аиалого-цифрового преобразователя 29 блока 14 с выхода блока 11 регистрации поступает аналоговый сигнал пульсограммы 41, Кроме того, из блока 15 посредством шины Ш 2 на блок 14 поступают управляющие сигналы (не показаны): импульсы запуска аналого-цифрового преобразователя 29, строб-импульсы записи в регистры 30 и 31 амплитуды, сигнал управления мультиплексорами 33 и 34, сигнал управления мультиплексором 37 данных, а также строб-имПульсов 48 и 49 (фиг. 4) записи н регистры 35 и Зб сравнения и строб-импульсов 50 записи в регистр 39 данных. В режиме поиска максимального амплитудного значения пульсограммы сигнал управления мультиплексорами 33 и 34 блока 14, поступающий из блока 15 управления, устанавливается равным логической единице, что обеспечивается подключение выхода аналогового цифрового преобразователя 29 на весь5 10 15 20 25 40 45 50 55 е 0 цикл поиска ко входам регистров 35и 36 сравнения. Поиск максимумаамплитуды начинается с момента выдачи бпоком 13 формирования маркеров сигнала 46 начала поиска. Получив сигнал 46 начала поиска, блок 15управления в этом же такте выдаетсигнал 48, по которому первое значение амплитуды пульсограммы 41 заносится в регистр 35 сравнения. Схема38 сравнения сравнивает содержимоерегистров з 5 и 36 сравнения и выдаетна блок 15 управления сигнал 51, который равен логической единице, еслисодержимое регистра з 5 больше или равно содержимому регистра зб, и логическому нулю, если содержимое регистра 35 меньше содержимого регистра Зб.В первом случае в последующем тактеновое значение текущей амплитудыпульсограммы 41 заносится в регистр36, во втором - в регистр 35. Соответственнос блока 15 управления выдаются сигналы: в первом случаесигнал 49, во втором - 48. Производится очередное сравнение содержимого регистров 35 и 36, и процедураповторяется. Одновременно в каждыйтакт при появлении большего абсолютного значения амплитуды в регистрахз 5 и Зб соответствующая ему временная координата пульсограммы заносится сигналом 47, поступающим иэ блока15 управления, в регистр 22 блока 13формирования маркеров,Таким образом, в одном из регистров 35, 36 сравнения в коНце циклапоиска хранится значение максимальнойамплитуды пульсограммы 41, а в регистре 22 блока 13 формирования маркеров - значение соответствующей ему.временной координаты. Причем сигнал51 на выходе схемы 20 сразнения блока 14 определяет в каком . з регистров 35,36 сравнения хранится искомоезначение амплитуды и через блок 15управления соответственно управляетмультиплексором 37 данных, подключающим ко входу регистра 39 данныхвыход регистров сравнения; либо регистра 35, либо 36. В конце циклапоиска блок 15 управления выдаетсигнал 50, по которому производитсязапись значения получаемого параметра пульсограммы 41 в регистр 39данных для отображения на цифровоминдикаторе блока 14. Одновременноэтим же сигналом 50 производитсязапись значения временной координатыэтого параметра в регистр 23 выделенного (среднего) маркера блока 13,Сигнал подсвета маркера выводится наконтрольный индикатор 12 в следующемцикле поиска. Поиск минимальной амплитуды пульсограммы 41 производитсяаналогично. Отличие состоит в том,что в блоке 15 управления инвертируется сигнал 51, поступающий сосхемы 38 сравнения, поэтому блок 15 управления начинает генерировать управляющие сигналы 48, 49 таким образом, что новое значение амлитуды пульсограммы заносится в тот регистр (35 или 36) сравнения, в котором до этого хранилось меньшее ее значение. В итоге в одном из регистров (35 или 36) сравнения оказывается минимальное значение амплитуды пульсограммы 41.Поиск участка пульсограммы с максимальной крутизной и определение ее численного значения производится путем сравнения значений приращений д гдеаО; - разность между двумя соседними значениями амлитуды пульсограммыи Оп; Так как в одном цикле поиска шаг по временной коорДинате постоЯнен, пРиРаЩение ЬОп,= =0 -0; пропорционально крутизне пульсограммы 41. При поиске участка пульсогра с максимальным значением ЬОп блок 14 выполняет две функции: вычисляет ьО+и сравнивает дО" +сьО, . Вычисление ь О ;+производится следующим образом. В начале каждого такта текущее значение пульсограммы 0;+ записывается в регистр 30 амплитуды при помощи строб-импульса, поступающего из блока 15 управления на вход регистра 30 (на фиг. 4 не показан) . В конце каждого такта последующее значение пульсограммыОп,+ записывается в регистр 31 амплитуды при помощи строб-импульса , поступающего на вход регистра 31 иэ блока 15 управления (на фиг, 4 не показан) . Таким образом, в регистрах 30, З оказываются записанными два значения амплитуды пульсограммы, соответствующие временному интервалу (шагу), на котором определяется крутизна. При помощи вычислителя, подключенного к выходам регистров 30 и 31, определяетсяразность ЬОпоо Оп 1Поскольку в режиме поиска характерной крутизны пульсограммы на мультиплексоры 33 и 34 с выхода блока 15 управления подается сигнал, равный логическому нулю, что обеспечивает постоянное подключение ко входам регистров 35 и 36 сравнения выхода вычислителя 32, дальнейшее сравнение значения ЬОп, и поиск среди них максимального производится аналогично как и при поиске максимальной амплитуды пульсограммы.Поиск минимальной крутизны пульсограммы отличается от описанного режима тем, что в блоке 15 управления инвертируется сигнал 51, поступающий от схемы 38 совпадения блока 14, т.е, аналогично случают поиска минимальной амплитуды пульсограммы.Необходимость в схеме 16 установки переменного шага автоматизированного поиска характерных признаковпульсограммы вызвана частым наличиемна пульсограмме аддитивных помех инаводок. Возникают эти помехи из-занарушений акустического контактамежду многоэлементным пьезопреобразователем и кожей пациента реверберации ультразвука в поверхностныхслоях тканей, движения пациента придыхании и др.факторов. Выражаются помехи в виде флуктуаций, "наложенных" на пульсограмму,Одним из эффективных путей исклю 10чения ошибочного определения характерного признака пульсограммы попаданием на ложный экстремум кривойи тем самым, повышения пОмехоустойчивости устройства является введение в устройство схемы 16, обеспечивающей проведение последовательныхпроцедур поиска характерных признаков при различном шаге квантованияпульсограмм. Шаг квантования задается оператором с пульта 17 блока15 управления. В сущности схема 16осуществляет управляемое из блока15 управления деление частоты тактирующих импульсов 44, поступающих 25на блоки 13 и 15 от генератора стробимпульсов. Деление частоты повторения импульсов 44 осуществляется всоответствии с выражениемЕ :Г /1"тВ= тВьркгде и Р.,ьь,- частота импульсов соот-З 0ветственно на входе и выходе схемы,и = О, 1, 2, 3, 4 - величина шагапоиска, устанавливаемая с пульта 17блока 15.Предлагаемое изобретение можетбыть использовано для непрерывногоконтроля за динамическим состояниемсосудов, автоматизированного поискаи индикации характерных признаковпульсограмм и объективного определения численных значений ее параметров, что позволяет своевременно выявлять и локализовывать аклюзионныепоражения сосудов, а также другиезаболевания, выражающиеся в нарушении динамики сосудистой системы,Кроме того, устройство может бытьиспользовано для исследования кардиодинамики.Формула изобретенияУстройстго для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов по авт,св,Р 234606, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширечия функцио.нальных возможностей за счет обеспечения автоматизированного поиска, индикации и вычисления параметров пульсограмм по их характерным признакам,в него дополнительно ьведены блокформирования маркеров, блок цифровойобработки, блок управления и схемаустановка переменного шага автоматизированного поиска характерных признаков пульсограмм, при этом два входа. блока формирования маркеров подключены соответственно к выходу контрольного индикатора и через схемуустановки переменного шага автоматизированно о поиска к выходу генератора строб-импульсов, а выход блокаформирования маркеров подключен ковторому входу контрольного индикатора, вход блока цифровой обработкисоединен с выходом блока регистрациипульсограмм, входы блока управленияподключены соответственно к выходамконтрольного индикатора, блока формирования маркеров, блока цифровойобработки и схемы установки переменного шага автоматизированного поиска,а выходы блока управления соответственно соединены с блоками формирования маркеров и цифровой обработкии со входом схемы установки переменного шага автоматизированного поиска.источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 234608, кл. А 61 В 5/02, 1966прототип).Тираж 907 Подпиосударственного комитета СССРлам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб /